JP6518065B2 - ねじ込み式の工具およびこのようなねじ込み式の工具のための工具ホルダ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載されているねじ込み式の工具に関する。また、本発明は、このようなねじ込み式の工具のための工具ホルダ、およびねじ込み式の工具および工具ホルダを有する工具装置にも関する。

特許文献１から、工具ヘッドと、雄ねじおよび工具ヘッドと雄ねじとの間に位置づけられる第１の支持領域を有する工具シャンクとを含むねじ込み式の工具が知られている。この既知のねじ込み式の工具の場合、第１の支持領域は、平面および円筒形の軸受け内面を有するラジアル結合、または円錐形の軸受け面の何れかとして構築される。この第１の代替例の場合、ねじ込み式の工具の精確な軸方向位置合わせは、ホルダ内でラジアル結合の平面を介して達成されるが、円筒形軸受け面を介するセンタリングエフェクトは限定的である。より良いセンタリングエフェクトは、円錐形の軸受け面を介して達成されることが可能であるが、工具ホルダの外壁は、円錐形軸受け面の外向きのくさび効果により結果的に変形することがあり、これが軸方向アラインメントに悪影響を与える可能性がある。

国際公開第２００６／０３３６１７号

本発明の目的は、ねじ込み式の工具、このようなねじ込み式の工具のための工具ホルダ、および精確に位置合わせされかつ再生可能なホルダおよびねじ込み式の工具の取付けを可能にする工具ホルダおよびねじ込み式の工具を有する工具装置を作製することにある。

この目的は、請求項１に記載された特徴を有するねじ込み式の工具と、請求項１１に記載された特徴を有する工具ホルダと、請求項２２に記載された特徴を有する工具装置とによって達成される。本発明の適切な改良および効果的な実施形態は、従属請求項の発明対象である。

本発明によるねじ込み式の工具において、工具ヘッドと雄ねじとの間に位置づけられる支持領域は、テーパ角度が異なる２つの円筒形軸受け面によって形成される。また、工具ホルダはねじ込み式の工具に属することから、工具ホルダの前側と雌ねじとの間に位置づけられる支持領域も、テーパ角度が異なる２つの円錐形接触面によって形成される。このようにして、面接触または真っ直ぐな軸受け面に対向して拡大された接触面を提供しかつ改良されたセンタリングおよび支持効果を可能にする、ダブルコーンを有する支持領域が作製される。

ねじ込み式の工具の工具ヘッドに隣接する第１の円錐形軸受け面、および対応する工具ホルダ前側の第１の円錐形接触面は、好ましくは、比較的大きいテーパ角度を有する。この場合、１７０゜のテーパ角度が好ましいことが分かっている。ある好適な展開において、第２の円錐形軸受け面は、ねじ込み式の工具上のこの接触面に追随し、かつ対応する第２の円錐形接触面は、工具ホルダに追随する。この第２の軸受け面および対応する第２の接触面は、好ましくは、比較的小さいテーパ角度を有する。この場合、１０゜のテーパ角度が好ましいことが分かっている。しかしながら、例えば、２つの円錐面間に円筒形の中間部位を提供することも可能である。異なるテーパ角度を有する記述したタイプのダブルコーンは、小さいテーパ角度で工具ホルダにおけるねじ込み式の工具の優れたセンタリングを可能にし、かつ大きいテーパ角度で、追加的なセンタリング、しかも工具ホルダ上の拡散力の大幅な低減を可能にする、という優位点を有する。さらに、工具の剛性は、工具が、平らな軸受け面で発生するような半径方向負荷による滑落を発生し得ないことに起因して、第１の円錐形軸受け面により増加される。

これにより、第１の円錐形軸受け面および対応する第１の円錐形接触面の方向づけに関して、２つのモデルが可能となる。第１の好適な展開において、これらの円錐面の直径は、工具のねじ込み方向へ低減され、即ち、２つの円錐面の根底にある円錐は、同じ方向へダブルコーンポイントを形成する。この実施形態では、円錐面により、工具ホルダが僅かに広がる可能性がある。平らな軸方向軸受け面に比較すると、ねじ山プレテンションの上昇は、ねじ込み角度に伴って低減し、よって、ねじ込み式の工具の組立て中にプレテンションをより精確に調整することが可能である。ねじ込み式の工具は、大部分が超硬材料のユニットとして製造されることから、ねじロックに必要とされるねじ山の弾性変形は、ほとんど工具ホルダの雌ねじの変形に限定される。したがって、このような工具ホルダで可能な限り長い耐用寿命を得るためには、ねじ山のプレテンションの精確な調整が極めて重要となる。記述しているタイプのダブルコーンでは、優れた調整が可能であることから、精確に調整したプレテンションが可能となる。別の可能な展開では、第１の円錐形軸受け面および対応する第１の円錐形接触面の直径は、工具のねじ込み方向に増大し、即ち、２つの円錐面の根底にある錐体は、反対方向にダブルコーンポイントを形成する。ダブルコーンがこのように展開する場合、円錐面により生じる半径方向の力は反対向きに作用することから、工具ホルダの展延が妨げられる。この展開に特有の優位点は、工具ホルダの展延が低減されることによって、ねじ山のプレテンションに対するねじ込みトルクに関してより良い結論が可能にされることにあり、よって、前記優位点により、ねじ山のプレテンションの調整はより精確なものとなる。

さらに効果的な方法では、軸受け部位または別の接触部位を有する別の支持領域が、工具シャンクの自由端および同じく対応する工具ホルダのホルダ開口内端に設けられる。ねじ込み式の工具の工具シャンク上のこの追加的な軸受け部位は、例えば、球形に設計されることが可能であるのに対して、工具ホルダ上の対応する他の接触部位は、円筒形の接触面として製造されることが可能である。球形の軸受け部位および円筒形の接触面により、ねじ込み式の工具と工具ホルダとの間の部位には、単に部分的な接触が達成されるだけである。適切には、この追加的な球形軸受け部位は、円筒形接触面に対して過剰部を有し、よって、この追加的な支持領域におけるプレテンションは、ねじ込み深さとは独立している。しかしながら、追加的な支持領域に関しては、考え得る他の展開も存在する。したがって、工具および工具ホルダ上には、球形、円錐形または円筒形の軸受け面または接触面を任意の組合せで設けることも可能である。

ねじ込み式の工具上の雄ねじおよび対応する工具ホルダ上の雌ねじは、適切には、工具シャンクの自由端へ向かって、またはホルダ開口の内端へ向かって減少するねじ面の高さを有する。しかしながら、これらのねじ山は、一定のねじ面高さを有してもよい。

雄ねじおよび対応する雌ねじに関しては、特に、台形のねじ山または平らなねじ山が適切であることが分かっている。しかしながら、これらのねじ山は、円錐形のねじ山、丸いねじ山、鋸歯ねじ山またはこれらに類似するものとして設計されてもよい。

別の効果的な展開では、工具ホルダに挿入されるねじ込みインサートが設けられる。このねじ込みインサートは、第１および第２の支持領域の接触面を含むだけでなく、これらのエレメントの単なる一部をも含んでもよい。ねじ込みインサートの材料を適切に選択すれば、振動減衰を達成することができる。さらに、工具ホルダは、中実であるが脆性でもある硬質金属から製造されてもよく、かつねじ山を有するねじ込みインサートは、ねじ接続のロックを確実にする上で好ましい軟質の、但しどちらかと言えば弾性である鋼から製造されてもよい。さらに、工具ホルダは、異なる工具構成のホルダ毎に異なるねじ込みインサートによって適合化されてもよい。ねじ込みインサートは、１つのパーツから成っても、様々な材料で製造される場合もある幾つかのパーツから成ってもよい。

ねじ込み式の工具の製造を単純にするために、工具シャンク上には、ねじ込み式の工具をクランプするためのグリッパ溝を設けることができる。例えば、クランプデバイスのペンチ形のグリッパエレメントは、工具を工具ホルダ内にクランプするために、グリッパ溝を把持することができる。クランピングをグリッパ溝により行なう場合、工具および工具ホルダは、回転防止ロックを装備してもよい。

工具ホルダは、例えば、鋼、硬質金属、アルミニウムまたは繊維複合材料、具体的にはガラス繊維または炭素繊維、で製造されてもよい。

本発明の特殊な特徴および品質は、図面を参照して行う、好適な実施形態例に関する以下の説明から推測することができる。

工具ホルダおよびねじ込み式の工具の縦断面図である。 図１の工具ホルダおよびねじ込み式の工具の斜視図である。 図１のＸを示す詳細図である。 図１のＹを示す詳細図である。 図１のＺを示す詳細図である。 台形のねじ山を有するねじ込み式の工具を示す。 図６のねじ込み式の工具のねじ回しホルダを示す。 平らなねじ山を有するねじ込み式の工具を示す。 図８のねじ込み式の工具の工具ホルダを示す。 台形のねじ山を有するねじ込み式の工具の別の実施形態例を示す。 図１０のＹを示す部分拡大図である。 工具ホルダおよびねじ込み式の工具の別の実施形態例を示す縦断面図である。 図１２のＹを示す部分拡大図である。

図１および図２は、ねじ込み式の工具１および対応する工具ホルダ２による工具装置を縦断面図および斜視図で示している。ねじ込み式の工具１は、ここでは球形ヘッドカッタとして設計されている工具ヘッド３と、外側の巻き５を伴って後部へと円錐状に細くなる工具シャンク４とを有する。工具ヘッド３と外側の巻き５との間には、工具ホルダ２の前側の円錐形反対接触面７上に配置される第１の円錐形軸受け面６を有する第１の支持領域、および工具ホルダの内側の第２の円錐形接触面９上に配置される第２の円錐形軸受け面８が設けられている。このようにして、工具ヘッド３と外側の巻き５との間の遷移部に、改良されたセンタリングおよび増大された支持効果を保証するダブルコーンが生成される。工具シャンク４の後部自由端１０には、第２の支持領域１１が見受けられる。

特に図２から分かるように、工具ヘッド３は、その外側に、ねじ込み式の工具１を工具ホルダ２内へねじ込むために外周上に分散された幾つかのキー面１２を有する。キー面１２は、カッタ内で工具を自動的に変更するためにも使用することができる。また、工具シャンク４の後部には、ねじ込み式の工具１を雄ねじ５の後端と第２の後部支持領域１１との間で工具ホルダ２内に自動的にクランプするためのグリッパ溝１３も存在する。グリッパ溝１３には、例えば、クランプデバイスのペンチ状のグリッパエレメントが噛み込み、よって、ねじ込み式の工具１を工具ホルダ２内にしっかりと把持または保持することができる。ねじ込み式の工具１には、図１に見ることができる中央の通過開口１４も通って延び、よって、この通過開口を介して、冷却潤滑剤、圧縮空気または別の作動流体を処理部位へ導くことが可能である。通過開口１４は、ねじ込み式の工具１の中間軸１５と同軸に位置づけられているが、他の配置、例えば真の平行な、または傾斜する長手軸による配置も可能である。

ねじ込み式の工具１に属する工具ホルダ２は、雌ねじ１７を備えるホルダ開口１６を有する。工具ホルダ２の前側には、ねじ込み式の工具１の第１の軸受け面６上へ配置されるための第１の接触面７および第２の軸受け面８上へ配置されるための第２の接触面９を備える外側の支持領域が設けられている。工具ホルダ２内には、ねじ込み式の工具１の通過開口１４へ作動流体を供給するための供給開口１９も、中間軸１８と同軸で位置決めされるが、この場合、通過開口１４に見合う別の配置も可能である。工具ホルダ２内には、半径方向のボアホール２０（切削孔２０）も位置決めすることができ、これらは、ホルダ開口１６へ、または供給開口１９へも開放される。工具ホルダ２の外側には、冷却剤を外的に供給するための環状溝２１を内側に備えたスリーブ２２が位置づけられてもよい。しかしながら、環状溝２１も同様に、工具ホルダ２上へ形成されてもよい。

図１−図７に示されている実施形態において、ねじ込み式の工具１の雄ねじ５および対応する工具ホルダ２の雌ねじ１７は、図３に示されているフランク角３０゜を有する台形のねじ山として構築される。しかしながら、ねじ込み式の工具１の雄ねじ５および対応する工具ホルダ２の雌ねじ１７は、他のフランク角を有する台形のねじ山として構築されてもよい。ねじ山の巻きが一定のねじ面高さを有する従来のねじ山に対して、ここで使用される雄ねじ５は、工具ヘッド３から工具シャンク４の後部自由端１０へ向かって減少するねじ面高さを有する。同様に、工具ホルダ２の雌ねじ１７も、ねじ面高さは、第２の接触面９から第２の支持領域１１へ向かって減少する。

図４から、ねじ込み式の工具１の第１の軸受け面６および対応する工具ホルダ２の第１の接触面７は、工具ヘッド３の前端方向へ、中間軸１５および１８に対して垂直な平面から５゜傾斜されていることが分かる。この方法では、第１の円錐形軸受け面６および同じく第１の円錐形接触面７は、少なくとも１４０゜かつ最大１７９゜のテーパ角度、但し好ましくは１７０゜のテーパ角度を有する。ねじ込み式の工具１の第２の円錐形軸受け面８の直径、および工具ホルダ２の第２の円錐形接触面９の直径は、ねじ回し方向に先細り、よって、結果的には、テーパ角度は少なくとも１゜かつ最大９０゜となるが、好ましくは１０゜となり、中間軸１５および１８に対する円錐面の角度が５゜であることを意味する。

ねじ込み式の工具１の第２の支持領域１１は、図５によれば球形に設計され、ホルダ開口１６の端で円筒形軸受け面２４上に置かれる。円筒形軸受け面２４は、工具ホルダ内に別の内部軸受け部位を形成する。球形の支持領域１１は、ねじ込み式の工具１と工具ホルダ２との間の唯一の並行接触を保証する。適切には、第２の球形支持領域１１は、円筒形軸受け面２４に対して過剰部を有し、よってこの第２の支持領域におけるプレテンションは、ねじ込み深さとは独立している。

図８および図９には、ねじ込み式の工具１および対応する工具ホルダ２の別の実施形態例が示されている。図６および図７の実施形態とは対照的に、この実施形態例では、ねじ込み式の工具１の雄ねじ５および工具ホルダ２の雌ねじ１７が角ねじとして構築されている。これ以外では、この実施形態は先の実施形態例に一致し、よって本例でも、互いに対応するコンポーネントには、同じ参照記号が付されている。この実施形態においても、ここで使用される雄ねじ５は、工具ヘッド３から工具シャンク４の自由端１０へ向かって減少するねじ面高さを有する。さらに、この場合も、工具ホルダ２の雌ねじ１７のねじ面高さは、第２の接触面９から第２の支持領域１１へ向かって減少する。

図１０および図１１は、ねじ込み式の工具１の第１の円錐形軸受け面６および対応する工具ホルダ２の第１の円錐形接触面７の直径がねじ込み式の工具１のねじ回し方向へ拡大する実施形態例を示している。第１の軸受け面６および対応する第１の接触面７は、工具シャンク４の方向へ、中間軸１５および１８に対して垂直な平面から約５゜傾斜されている。この方法では、第１の円錐形軸受け面６および同じく第１の円錐形接触面７は、図４に示す実施形態例と全く同様にテーパ角１７０゜を有する。第２の円錐形軸受け面８および第２の円錐形接触面９は、中間軸１５および１８に対して５゜の角度で先細り、よって、テーパ角１０゜が生成される。図１−図９の実施形態とは対照的に、２つの円錐面の根底にある錐体は、ダブルコーンポイントを反対方向に形成する。

図１２は、工具ホルダ２のホルダ開口１６に、第２の円錐形接触面９と雌ねじ１７と円筒形軸受け面２４とを含むねじ込みインサート２５が挿入される実施形態例を示す。半径方向のボアホール２０は、工具ホルダ２およびねじ込みインサート２５を貫通して、工具ホルダ２のホルダ開口１６に至る。

図１３は、冷却剤を外的に供給するためのスリーブ２２を示す拡大図である。この工具の方向において、スリーブ２２には一つ以上の出口２６があり、半径方向ボアホール２０を介して外側にガイドされる冷却剤が通り、この外部開口部２３を通過し吐出されることで工具あるいは処理される場所に伝達されうる。出口２６は、周囲スロット、ボアホール、スリットまたはこれらに類似するものとして設計されてもよい。

本発明は、これまでに記述しかつ図面で示した実施形態例に限定されない。したがって、例えば、ねじ込み式の工具または工具ホルダに関わる、半径方向のボアホールおよびスリーブを有する冷却剤の外的供給、工具マシンにおける自動テンションのためのグリッパ溝、ねじ込みインサート、または繊維複合材で製造される工具ホルダの実施形態は、個々に、または組み合わせて使用されてもよく、その場合、単に単純な円錐形、円筒形または平らな軸受け面または接触面または他のセンタリングまたはガイドの可能性が使用される。これらの実施形態は、ダブルコーンを有するねじ込み式の工具またはホルダに限定されない。

Claims (17)

1. ねじ込み式の工具（１）と工具ホルダ（２）とを備える工具装置であって、
   前記ねじ込み式の工具（１）は、工具ヘッド（３）と、雄ねじ（５）および前記工具ヘッド（３）と前記雄ねじ（５）との間に位置づけられる支持領域を有する工具シャンク（４）とを含み、前記支持領域は、テーパ角度が異なる２つの円錐形軸受け面（６、８）により形成され、
   前記２つの円錐形軸受け面（６、８）は、互いに直に隣接し、
   前記支持領域は、前記工具ヘッド（３）に１４０゜から１７９゜までのテーパ角度で隣接する第１の円錐形軸受け面（６）と、１゜から９０゜までのテーパ角度で隣接する第２の円錐形軸受け面（８）とによって形成され、
   前記ねじ込み式の工具（１）のための工具ホルダ（２）は、雌ねじ（１７）および前記工具ホルダ（２）の前側と前記雌ねじ（１７）との間に位置づけられる支持領域を有するホルダ開口（１６）を含み、前記支持領域は、テーパ角度が異なる２つの円錐形接触面（７、９）により形成され、
   前記２つの円錐形接触面（７、９）は、互いに直に隣接し、
   前記支持領域は、工具ホルダ（２）の前側に１４０゜から１７９゜までのテーパ角度で隣接する第１の円錐形接触面（７）と、１゜から９０゜までのテーパ角度で隣接する第２の円錐形接触面（９）とによって形成されており、
   前記第２の円錐形接触面（９）と前記第２の円錐形軸受け面（８）の小さいテーパ角度で工具ホルダ（２）におけるねじ込み式の工具（１）の優れたセンタリングを可能にし、前記第１の円錐形接触面（７）と前記第１の円錐形軸受け面（６）の大きいテーパ角度で、追加的なセンタリング、しかも工具ホルダ上の拡散力の大幅な低減を可能にすることを特徴とする工具装置。
2. 前記第１の円錐形軸受け面（６）は、１７０゜のテーパ角度を有し、かつ前記第２の円錐形軸受け面は、１０゜のテーパ角度を有することを特徴とする、請求項１に記載の工具装置。
3. 前記第１の円錐形軸受け面（６）の直径は、前記ねじ込み式の工具のねじの進行方向に拡大される、または好ましくは減少されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の工具装置。
4. 前記工具シャンク（４）上には、別の支持領域（１１）が設けられることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工具装置。
5. 前記別の支持領域（１１）は、球形、円筒形または円錐形に設計されることを特徴とする、請求項４に記載の工具装置。
6. 前記雄ねじ（５）は、前記工具シャンク（４）の自由端（１０）へ向かって減少するねじ面高さを含むことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の工具装置。
7. 前記雄ねじ（５）は、台形、丸形、角形または円錐形のねじ山として設計されることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の工具装置。
8. 前記工具シャンク（４）上には、前記ねじ込み式の工具（１）をクランプするためのグリッパ溝（１３）が設けられることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の工具装置。
9. 前記第１の円錐形接触面（７）は、１７０゜のテーパ角度を有し、かつ前記第２の円錐形接触面（９）は、１０゜のテーパ角度を有することを特徴とする、請求項１に記載の工具装置。
10. 前記第１の円錐形接触面（７）の直径は、前記ねじ込み式の工具（１）のねじの進行方向に拡大される、または好ましくは減少されることを特徴とする、請求項１又は９に記載の工具装置。
11. 前記ホルダ開口（１６）の内端には、内部軸受け面が設けられることを特徴とする、請求項１、９、又は１０に記載の工具装置。
12. 前記内部軸受け面は、円筒形、球形または円錐形の軸受け面（２４）として設計されることを特徴とする、請求項１１に記載の工具装置。
13. 前記雌ねじ（１７）は、前記ホルダ開口（１６）の内端へ向かって減少するねじ面高さを含むことを特徴とする、請求項１、又は請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の工具装置。
14. 前記雌ねじ（１７）は、台形、丸形、角形または円錐形のねじ山として設計されることを特徴とする、請求項１、又は請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の工具装置。
15. 前記ねじ込み式の工具（１）の前記ホルダのためのねじ込みインサート（２５）を含むことを特徴とする、請求項１、又は請求項９から請求項１４のいずれか一項に記載の工具装置。
16. 半径方向のボアホール（２０）から外側へ少なくとも１つの開口（２６）を介して前記ねじ込み式の工具（１）の方向へ案内される冷却液を偏向するために、外側にスリーブ（２２）が位置づけられることを特徴とする、請求項１、又は請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載の工具装置。
17. 前記工具シャンク（４）上には、別の支持領域（１１）が設けられ、
    前記ホルダ開口（１６）の内端には、内部軸受け面が設けられ、
    前記内部軸受け面は、円筒形、球形または円錐形の軸受け面（２４）として設計され、
    前記ねじ込み式の工具（１）の前記別の支持領域（１１）は、前記工具ホルダ（２）の前記軸受け面（２４）に対して過剰部を有し、よって、前記ねじ込み式の工具（１）および前記工具ホルダ（２）の組立て中に前記ねじ込み式の工具（１）と前記工具ホルダ（２）との間に圧搾が存在することを特徴とする、請求項１に記載の工具装置。

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